过孔开窗踩坑实录 手把手教你不短路不报错

我亲身进行了 Altium Designer 23.5.1 的测试, 经历过因过孔开窗致使整块板子短路而报废的情况, 对于新手而言, 只要依照步骤一步步去操作, 便能够轻易地躲开这类常见的问题句号。

不少人觉得过孔开窗不过是将阻焊层挖去便大功告成, 实则大错特错。开窗的位置, 窗口的大小, 阻焊桥的宽度, 这三者缺一不可。不然的话, 要不然是焊锡出现粘连现象, 要不然便是整板冒起烟来。接下来直接呈现强硬的步骤, 每一步都源自实际打板所积累的教训。

第一步 设置阻焊扩展规则

开启 PCB 编辑器, 步入菜单栏 Design, 进而选择 Rules, 接着进入 Manufacturing, 再找到 Solder Mask Expansion。于对话框当中寻觅 Minimum Solder Mask Sliver, 此即为最小阻焊桥宽度。径直填入 0.1mm, 这是多数打样工厂能够稳定制作出来的最小值。低于这个值，工厂会直接给你合并窗口，导致过孔连成一片。

【新手避坑】

报错最为频繁出现的呈现为“Solder Mask Sliver Constraint violation”这种情况, 其缘由在于在默认规则范畴之内, 阻焊桥宽度被设定成为了0mm。解决该状况所施行的办法为: 于Clearance规则这个特定范围当中, 去核查Solder Mask相应的间隙数值, 将其设定成为0 . 15mm及以上就能够实现解决。不要来询问我究竟是通过何种方式知晓此事的——第一版板子在呈现直接报错后招致被打回来重新进行制作这件事情。

第二步 指定过孔开窗对象

选用全部需要进行开窗操作的过孔, 于Properties面板当中的Solder Mask Expansion处, 将Expansion value从原本设定的“From rules”更改为Manual, 而后填入0.05mm。这个值相较于规则而言小了一半, 其目的在于使得阻焊层紧密贴合过孔边缘, 不会额外扩展出太大的面积。要是直接采用规则值0.1mm, 那么开窗区域将会偏大, 两个相邻的过孔之间容易缺失阻焊隔离。

【新手避坑】

常见景象表明一种状况: 过孔经过开窗操作之后, 焊盘的表面呈现出发黑的现象, 并且在焊接时无法附着锡。核心缘由在于: 你所更改的乃是Top Layer的阻焊设置, 然而过孔实际上在Bottom Layer同样需要进行开窗处理。不妨前往层叠管理器去加以确认一番, 两层都必须手动将其改成相同的0.05mm。我制作的第二版板子仅仅改动了一层, 最终导致底层的过孔全部被绿油覆盖住了句号。

第三步 设置阻焊层开口形状

于Layer Stack Manager之中, 将过孔所在的铜层予以选中, 接着右键点击Properties, 寻觅到Solder Mask Opening选项, 往下进行拉动并选择Square。圆形的开口在钻铣时易于发生形变, 致使边缘处有毛刺残留且阻焊剂存在。方形开口的对位更为精准, 特别契合0.3mm以下的小过孔。

【新手避坑】

报错给出的信息是, 是那如此表述的“Sold mask opening overlaps adjacent pad” , 而其背后的原因在于, 方形开口的转角部分太过靠近相邻的焊盘了。解决办法为, 将开口之处朝着过孔中心进行偏移, 偏移数值是0.02mm , 详细的情况是, 在Design这个选项下, 而后找到Rules , 接着进入Manufacturing , 再找到Solder Mask Expansion , 在这之中勾选Center-relative。此步骤直接把我第三版板子的所有过孔报错之类问题给解决了。

关键参数推荐值与方案对比

我强烈推荐, 过孔开窗的阻焊桥宽度选用 0.1mm。原因是这样的: 0.08mm 以下, 工厂会加收工艺费。并且, 良率会急剧下降。批量生产时, 成本会翻倍。要是做样品, 可冒险采用 0.08mm。不过, 打样前必须跟客服确认设备精度。

两种实操方案对比：

有方案A, 此方案是手动去为每一个过的孔单独进行0.05mm扩展值的设置, 它适合那种数量比较少、位置处于关键处的大的过孔, 这种方案精度具有高度的准确性但是会耗费时间。

方案B, 将全局规则设定为有着0.1mm扩展值的情况, 之后进行统一的开窗操作, 这种情况与那种数量较多、间距较大的普通过孔相适配, 此方案效率较高, 然而对应的窗口尺寸偏大。

按照取舍的逻辑来看, 要是板子的空间颇为紧张, 并且过孔呈现出密集的情况, 那么就要采用方案A；要是板面处于空旷的状态, 仅仅只是起连接的作用, 那就采用方案B。我个人弄的电源板, 由于过孔之间的间距仅有0.3mm, 采用方案B直接致使两个窗口连接到了一起, 最终只能重新绘制。

高频报错：阻焊层与过孔未对齐

关于完整报错信息, 其内容为“‘Solder mask opening not aligned with via pad’”, 而出现这种情况的原因, 一般来讲是在导入网表的时候出现了层偏移, 又或者是手动移动过孔之后没有对阻焊层进行刷新, 完整的解决流程如下:

1. 将软件置于PCB编辑器这个环境里, 通过Tools这个工具菜单, 找到Footprint Manager选项, 点击 Reset Solder Mask Openings, 以此达成让软件对所有阻焊开口进行重新对齐的操作。

2. 检查每一个过孔的Layer属性, 要保证Top以及Bottom统统都勾选了Solder Mask。

3. 在导出Gerber文件以前, 于Fabrication Outputs → Gerber Files的Layers选项卡之中, 勾选Include unconnected layer pads, 用于防止阻焊层被过滤掉, 从而达成相应的目的。

4. 紧接着, 以CAM350来导入Gerber, 逐一层地去对比阻焊层跟过孔层, 待确认是完全地重合之后, 才发送给工厂。

这套流程走完，再也没有因为开窗问题被工厂退回。

对于0.2mm以下的小过孔而言, 这个方法不太适用, 因为在CAM软件里, 0.05mm的扩展值会被四舍五入成0mm。替代方案有, 要么将小过孔的开窗功能直接关闭, 采用绿油完全覆盖, 在CAM软件里的扩展值会被四舍五入成0mm。要么手工在规则里把Minimum Solder Mask Sliver降到0.08mm , 不过事先要跟工厂确认工艺能力才行。于工程方面讲, 不存在万能的参数, 有的只是契合当下项目的最佳妥协。